Photonische Sensoren zur Zustandserkennung von Lithiumionenbatteriezellen und deren Beitrag für einen sicheren und optimierten Betrieb dieses Stromspeichertyps:
Gespeichert in:
| 1. Verfasser: | |
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Clausthal-Zellerfeld
Papierflieger
2020
|
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| Beschreibung: | VI, 246, XL Seiten Illustrationen 21 cm, 410 g |
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INHALTSVERZEICHNIS
LEITFADEN
ZUM
LESEN
.
VI
1.
EINLEITUNG
.
1
1.1
MOTIVATION,
AUSGANGSSITUATION
UND
EINORDNUNG
DER
ARBEIT
.
1
1.2
PROBLEMSTELLUNG
UND
ZIELSETZUNG
.
12
1.3
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
13
2.
LITHIUMIONENBATTERIEZELLEN
.
16
2.1
ELEKTROCHEMISCHE
STROMSPEICHERUNG
IN
BATTERIEN
.
16
2.2
GRUNDSAETZLICHER
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
18
2.3
ANODENMATERIALEN
.
20
2.4
KATHODENMATERIALIEN
.
23
2.4.1
ZWEIDIMENSIONALE
SCHICHTSTRUKTUR
.
24
2.4.2
DREIDIMENSIONALE
RAHMENSTRUKTUR
.
30
2.4.3
EINDIMENSIONALE
ROEHRENSTRUKTUR
.
31
2.4.4
DOTIERUNG
DER
UEBERGANGSMETALLSCHICHTEN
IM
KATHODENMATERIAL
.
32
2.5
ELEKTROLYT
.
39
2.6
FESTSTOFFELEKTROLYTGRENZSCHICHT
.
40
2.7
DEGRADATION
UND
SICHERHEIT
.
41
2.7.1
ALTERUNG
VON
TRAKTIONSBATTERIEN
IN
ELEKTROFAHRZEUGEN
.
43
2.7.2
ZELLDEGRADATION
DURCH
MATERIALINTERNE
MECHANISCHE
SPANNUNGEN
.
48
2.7.3
NICHTAKTIVMATERIALALTERUNG
.
49
2.8
NEUERUNGEN
IN
DER
ENTWICKLUNG
.
52
3.
VERFAHREN
ZUR
ZUSTANDSBESTIMMUNG
.
55
3.1
ELEKTRISCHE
KENNGROESSEN
.
55
3.1.1
GRUNDZUSTANDSVARIABLEN
.
55
3.1.2
DEHNUNGSUEBERWACHUNG
.
58
3.1.3
CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN
.
59
III
3.2
OPTISCHE
KENNGROESSEN
.
63
3.2.1
BRAGG-SENSORSYSTEME
.
64
3.2.2
ZEILENWELLENLEITERGITTER
.
67
3.2.3
MIKROSKOPISCHE
ANALYSE.
68
3.2.4
PHOTOAKUSTISCHE
GASSENSOREN
.
69
3.2.5
ELEKTROOPTIK
UND
MAGNETOOPTIK
ZUR
SPANNUNGS-
UND
STROMMESSUNG
.
70
3.3
CHEMISCHE
KENNGROESSEN
.
72
3.4
ANALYSE
DES
VON
LITHIUMIONENBATTERIEN
AUSGEHENDEN
GEFAEHRDUNGSPOTENZIALS
.
74
4.
UNTERSUCHUNGEN
AN
LITHIUMIONENBATTERIEZELLEN
MITTELS
OPTISCHER
MESSVERFAHREN.
83
4.1
DEHNUNGS-
UND
TEMPERATURFELDMESSUNGEN
AUF
DEM
HUELLENMATERIAL
.
83
4.2
LANGZEITZYKLISIERUNG
VON
BATTERIEZELLEN
MIT
FASEROPTISCHER
SENSORIK
.
97
4.3
FASEROPTISCHE
DEHNUNGS-
UND
TEMPERATURMESSUNGEN
IM
BATTERIEMODUL
.
111
4.4
DEHNUNGSMESSUNG
IM
ANODENMATERIAL
.
124
4.4.1
HERSTELLUNG
OPTISCHER
SENSOREN
FUER
KORROSIVE
MESSUMGEBUNGEN
.
124
4.4.2
DEHNUNGSMESSUNG
IM
ANODENMATERIAL
.
140
4.4.3
LANGZEITZYKLISIERUNG
MIT
ANODENSEITIGER
DEHNUNGSUEBERWACHUNG
.
148
4.5
BRECHUNGSINDEXMESSUNG
IM
ELEKTROLYTEN
.
159
5.
POLYMERE
SENSORSTRUKTUREN.
172
5.1
KONZEPTENTWURF
EINER
MESSFOLIE
FUER
BATTERIESENSORIK
.
172
5.2
HERSTELLUNG
POLYMEROPTISCHER
SENSORSTRUKTUREN
.
175
5.3
AUSWERTUNG
POLYMERER
SENSORELEMENTE
MITTELS
NEURONALER
NETZWERKE
.
183
6.
ANWENDUNG
OPTISCHER
MESSVERFAHREN.
189
6.1
ZWEITELEBENSDAUERBATTERIEN
.
189
6.1.1
ANWENDUNGSPOTENZIAL
FUER
ZWEITELEBENSDAUERBATTERIEN
.
191
6.1.2
HAUPTSYSTEMKOMPONENTEN
EINES
INSELNETZES
UND
DEREN
KONFIGURATION
.
193
6.1.3
UEBERWACHUNG
UND
TECHNISCHE
SYSTEM
VALIDIERUNG
.
197
6.2
AUSBLICK
.
204
IV
VERZEICHNISSTRUKTUR
VII
LITERATURVERZEICHNIS
VII
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
XXIV
TABELLENVERZEICHNIS
XXXVI
EIDESSTATTLICHE
ERKLAERUNG
XXXVII
DANKSAGUNGXXXVIII
V |
| adam_txt |
INHALTSVERZEICHNIS
LEITFADEN
ZUM
LESEN
.
VI
1.
EINLEITUNG
.
1
1.1
MOTIVATION,
AUSGANGSSITUATION
UND
EINORDNUNG
DER
ARBEIT
.
1
1.2
PROBLEMSTELLUNG
UND
ZIELSETZUNG
.
12
1.3
AUFBAU
DER
ARBEIT
.
13
2.
LITHIUMIONENBATTERIEZELLEN
.
16
2.1
ELEKTROCHEMISCHE
STROMSPEICHERUNG
IN
BATTERIEN
.
16
2.2
GRUNDSAETZLICHER
AUFBAU
UND
FUNKTIONSWEISE
.
18
2.3
ANODENMATERIALEN
.
20
2.4
KATHODENMATERIALIEN
.
23
2.4.1
ZWEIDIMENSIONALE
SCHICHTSTRUKTUR
.
24
2.4.2
DREIDIMENSIONALE
RAHMENSTRUKTUR
.
30
2.4.3
EINDIMENSIONALE
ROEHRENSTRUKTUR
.
31
2.4.4
DOTIERUNG
DER
UEBERGANGSMETALLSCHICHTEN
IM
KATHODENMATERIAL
.
32
2.5
ELEKTROLYT
.
39
2.6
FESTSTOFFELEKTROLYTGRENZSCHICHT
.
40
2.7
DEGRADATION
UND
SICHERHEIT
.
41
2.7.1
ALTERUNG
VON
TRAKTIONSBATTERIEN
IN
ELEKTROFAHRZEUGEN
.
43
2.7.2
ZELLDEGRADATION
DURCH
MATERIALINTERNE
MECHANISCHE
SPANNUNGEN
.
48
2.7.3
NICHTAKTIVMATERIALALTERUNG
.
49
2.8
NEUERUNGEN
IN
DER
ENTWICKLUNG
.
52
3.
VERFAHREN
ZUR
ZUSTANDSBESTIMMUNG
.
55
3.1
ELEKTRISCHE
KENNGROESSEN
.
55
3.1.1
GRUNDZUSTANDSVARIABLEN
.
55
3.1.2
DEHNUNGSUEBERWACHUNG
.
58
3.1.3
CHARAKTERISIERUNGSMETHODEN
.
59
III
3.2
OPTISCHE
KENNGROESSEN
.
63
3.2.1
BRAGG-SENSORSYSTEME
.
64
3.2.2
ZEILENWELLENLEITERGITTER
.
67
3.2.3
MIKROSKOPISCHE
ANALYSE.
68
3.2.4
PHOTOAKUSTISCHE
GASSENSOREN
.
69
3.2.5
ELEKTROOPTIK
UND
MAGNETOOPTIK
ZUR
SPANNUNGS-
UND
STROMMESSUNG
.
70
3.3
CHEMISCHE
KENNGROESSEN
.
72
3.4
ANALYSE
DES
VON
LITHIUMIONENBATTERIEN
AUSGEHENDEN
GEFAEHRDUNGSPOTENZIALS
.
74
4.
UNTERSUCHUNGEN
AN
LITHIUMIONENBATTERIEZELLEN
MITTELS
OPTISCHER
MESSVERFAHREN.
83
4.1
DEHNUNGS-
UND
TEMPERATURFELDMESSUNGEN
AUF
DEM
HUELLENMATERIAL
.
83
4.2
LANGZEITZYKLISIERUNG
VON
BATTERIEZELLEN
MIT
FASEROPTISCHER
SENSORIK
.
97
4.3
FASEROPTISCHE
DEHNUNGS-
UND
TEMPERATURMESSUNGEN
IM
BATTERIEMODUL
.
111
4.4
DEHNUNGSMESSUNG
IM
ANODENMATERIAL
.
124
4.4.1
HERSTELLUNG
OPTISCHER
SENSOREN
FUER
KORROSIVE
MESSUMGEBUNGEN
.
124
4.4.2
DEHNUNGSMESSUNG
IM
ANODENMATERIAL
.
140
4.4.3
LANGZEITZYKLISIERUNG
MIT
ANODENSEITIGER
DEHNUNGSUEBERWACHUNG
.
148
4.5
BRECHUNGSINDEXMESSUNG
IM
ELEKTROLYTEN
.
159
5.
POLYMERE
SENSORSTRUKTUREN.
172
5.1
KONZEPTENTWURF
EINER
MESSFOLIE
FUER
BATTERIESENSORIK
.
172
5.2
HERSTELLUNG
POLYMEROPTISCHER
SENSORSTRUKTUREN
.
175
5.3
AUSWERTUNG
POLYMERER
SENSORELEMENTE
MITTELS
NEURONALER
NETZWERKE
.
183
6.
ANWENDUNG
OPTISCHER
MESSVERFAHREN.
189
6.1
ZWEITELEBENSDAUERBATTERIEN
.
189
6.1.1
ANWENDUNGSPOTENZIAL
FUER
ZWEITELEBENSDAUERBATTERIEN
.
191
6.1.2
HAUPTSYSTEMKOMPONENTEN
EINES
INSELNETZES
UND
DEREN
KONFIGURATION
.
193
6.1.3
UEBERWACHUNG
UND
TECHNISCHE
SYSTEM
VALIDIERUNG
.
197
6.2
AUSBLICK
.
204
IV
VERZEICHNISSTRUKTUR
VII
LITERATURVERZEICHNIS
VII
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
XXIV
TABELLENVERZEICHNIS
XXXVI
EIDESSTATTLICHE
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XXXVII
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